103/281
PSK1-18
| Název školy: | Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola, Božetěchova 3 |
| Autor: | Ing. Marek Nožka |
| Anotace: | Druhy šíření elmag. vln |
| Vzdělávací oblast: | Informační a komunikační technologie |
| Předmět: | Počítačové sítě a komunikační technika (PSK) |
| Tematická oblast: | Principy přenosu informací |
| Výsledky vzdělávání: | Žák vyjmenovává jednotlivé druhy šíření elmag. vln a jím příslušející vlnové délky |
| Klíčová slova: | elmag. vlna, přímá vlna, povrchová vlna, ionosférická vlna |
| Druh učebního materiálu: | Online vzdělávací materiál |
| Typ vzdělávání: | Střední vzdělávání, 3. ročník, technické lyceum |
| Ověřeno: | VOŠ a SPŠE Olomouc; Třída: 3L |
| Zdroj: | Vlastní poznámky, Wikipedia, Wikimedia Commons |
Šíření elektromagnetických vln
Všude tam, kde je potřeba přenášet informace na delší vzdálenost nebo tam, kde je obtížné natahovat nějaké přenosové médium (např. vodiče nebo optické vlákno) je vhodné přenášet informace bezdrátově pomocí elektromagnetických vln. Elektromagnetické vlny se šíří volným prostorem, a proto žádné přenosové médium nepotřebují.
- výhody:
- Nepotřebujeme přenosové médium.
- Vysílač i přijímač mohou být mobilní.
- .............
- nevýhody:
- Snadné rušení
- Snadná odposlouchatelnost
- .............
Představme si velký deskový kondenzátor, jehož desky budeme oddalovat. Elektrické siločáry se uzavírají větším a větším prostorem -- část elektromagnetické energie se odpoutá a šíří se volným prostorem.
Účinné vyzařování elektromagnetické energie zajišťují antény.
Energie se šíří volným prostorem pomocí elektromagnetických vln. Elektrická a magnetická složka elektromagnetické vlny jsou navzájem kolmé.
Rychlost šíření elektromagnetických vln jen dána vlastnostmi prostředí. Tj. permitivitou a permeabilitou.
$$v=\frac{1}{\sqrt{\varepsilon_0\varepsilon_r\mu_0\mu_r}}$$
Ve vakuu se vlny šíří rychlostí světla
$$c=\frac{1}{\sqrt{\varepsilon_0\mu_0}}$$
Úkol
$$\varepsilon_0 =$$
$$\mu_0 =$$
Elektromagnetické vlny se šíří podle Huygensova principu v kulových vlnoplochách. Každý bod vlnoplochy se přitom stává dalším elementárním zdrojem vlnění. Vlnění z jednotlivých elementárních zdrojů se přitom skládá a navzájem ruší ve všech směrech kromě směru šíření.
Výsledkem je, že pokud se objeví překážka, znemožní šíření vlny od některých elementárních zdrojů a vlnění se kolem překážky ohýbá.
Čím je větší vlnová délka, tím lépe se vlna ohýbá kolem překážek.
$$ \lambda = \frac{v}{f}\ , \mathrm{[m;m\cdot{}s^{-1},Hz]}$$
Šíření elektromagnetických vln se děje následujícími způsoby:
- Přímá vlna
- Povrchová vlna
- Ionosférická vlna
| Zkratka | Frekvence | Šíření | Použití | |
|---|---|---|---|---|
| Velmi dlouhé vlny | VDV | $3\,kHz$ -- $30\,kHz$ | povrchová vlna stovky km, ionosférická vlna tisíce km | námořní navigace |
| Dlouhé vlny | DV | $150\,kHz$ -- $300\,kHz $ | povrchová vlna stovky km | rozhlasové vysílání |
| Střední vlny | SV | $300\,kHz$ -- $1,{}6\,MHz$ | povrchová vlna stovky km, podmínky pro šíření ionosférickou vlnou nastávají jen v noci | rozhlasové vysílání |
| Krátké vlny | KV | $3\,MHz$ -- $30\,MHz$ | povrchová vlna desítky km, ionosférickou vlnou se šíří několika násobným odrazem po celé zeměkouli | rozhlasové vysílání, vysílačky, dálkové spoje |
| Velmi krátké vlny | VKV | $30\,MHz$ -- $300\,MHz$ | jen přímá vlna, šíří se na přímou viditelnost, projevují se stíny | stereofonní rozhlasové vysílání |
Úkol
Zamyslete se nad tím, proč se kvalitní stereofonní rozhlasové vysílání provozuje na vlnových délkách, které se tak špatně šíří.
